DE2648223C2 - Method for measuring electromagnetic interference and shielding an electrical or electronic system - Google Patents
Method for measuring electromagnetic interference and shielding an electrical or electronic systemInfo
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Description
5555
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der elektromagnetischen Beeinflussung und Schirmung eines elektrischen oder elektronischen Systems, das wenigstens aus zwei jeweils einen Arbeitswiderstand aufweisenden Netzwerken sowie einem dazwischengeschalteten Syslemkabel besteht und das durch einen Außenleiterkreis abgeschirmt ist, in welchen mittels einer äußeren Störquelle ein Störstrom eingeprägt wird, wobei diese Messung auf eine Messung des Kopplungswiderstands zurückgeführt wird, der durch den Quotienten einer in das System eindringenden, mittels eines Meßverstärkers und eines diesem nachgeschalteten ersten Meßempiangers gemessenen Störspannung und aus dem über den Außenleiterkreis eingeprägten, mittels eines zweiten Meßempiangers gemessenen Störstrom gebildet wird.The invention relates to a method for measuring electromagnetic interference and shielding an electrical or electronic system that consists of at least two each having a working resistance Networks as well as an interconnected system cable and that through an outer conductor circuit is shielded, in which an interference current is impressed by means of an external interference source, this Measurement is traced back to a measurement of the coupling resistance, which is determined by the quotient of an in penetrating the system by means of a measuring amplifier and a first measuring amplifier connected downstream of this measured interference voltage and from that impressed via the outer conductor circuit, by means of a second Meßempiangers measured interference current is formed.
Ein derartiges Verfahren ist z. B. für Antennenanlagen aus dem Aufsatz von W. Wild »Der Kopplungswiderstand für Antennenanlagen« in Heft 5 der VDE-Schriftenreihe, Wuppertal und Berlin 1956, bekannt.Such a method is e.g. B. for antenna systems from the essay by W. Wild »The coupling resistance für Antennenanlagen «in volume 5 of the VDE series of publications, Wuppertal and Berlin 1956, known.
Die Messung der elektromagnetischen Beeinflussung und der Schirmung bereiten insofern Schwierigkeiten, als derzeit kein optimales Systemmeßverfahren zur Verfügung steht. Die bekannten Meßverfahren liefern zwar weitgehend einwandfreie Meßergebnisse, sie haben jedoch den Nachteil, daß Eingriffe in das System vorgenommen werden müssen, die den Systemablauf stören oder ihn unmöglich machen. Eingriffe VL 1 ^//24.3.83 in das System bergen zusätzlich die Gefahr der Beschädigung in sich und nehmen oft auch erheblich viel Zeit in Anspruch. Außerdem ist es in vielen Fällen nicht möglich, die Eingangswiderslände der Meßempfänger an die Arbeitswiderstände des Systems anzupassen. Dadurch können aber die wirksamen Störspannungen im System nicht richtig oder nur durch schwierige Umrechnungen erfaßt werden. Als Beispiel seien hier nur die vom logischen Zustand abhängigen Arbeitswiderstände digitaler Schaltungen erwähnt.The measurement of the electromagnetic interference and the shielding cause difficulties insofar as there is currently no optimal system measurement method available. Although the known measuring methods provide largely flawless measuring results, they have the disadvantage that interventions in the system have to be made which disrupt the system flow or make it impossible. Interventions VL 1 ^ // 3/24/83 in the system also harbor the risk of damage and often take a considerable amount of time. In addition, in many cases it is not possible to adapt the input resistances of the measuring receivers to the working resistances of the system. As a result, however, the effective interference voltages in the system cannot be recorded correctly or only through difficult conversions. As an example, only the load resistances of digital circuits, which are dependent on the logical state, are mentioned here.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren zu entwickeln, das ohne wesentliche Eingriffe in ein System und bei vergleichsweise geringem Zeit- und Kostenaufwand eine weitgehend optimale und quantitative Erfassung der elektromagnetischen Beeinflussung und Schirniung von Systemen gestattet. The present invention is therefore based on the object of developing a measuring method without significant interventions in a system and largely with comparatively little expenditure of time and money optimal and quantitative recording of the electromagnetic influence and Schirniung of systems allowed.
Ausgehend von einem Meßverfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe in vorteilhafter Weise dadurch gelöst, daß der im zweiten Meßemplanger zu messende, eingeprägte Störstrom mittels eines diesem Meßempfänger vorgeschalteten Stromwandlers ausgekoppelt wird, daß der Meßverstärker zur Messung des Wertes der am Arbeitswiderstand eines der Netzwerke auftretenden Störspannung parallel zu diesem Arbeitswiderstand galvanisch oder kapazitiv ausgekoppelt wird, und daß der resultierende Kopplungswiderstand für dieses Netzwerk nach der an sich bekannten Beziehung RKR = USTIJST ermittelt wird. Der wesentliche Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens besteht dabei vor allem darin, daß die Messungen während des Betriebes eines Systems vorgenommen werden können, ohne daß dessen Schirmung und spezielle Eigenschaften merklich beeinflußt werden.Based on a measuring method of the type mentioned, this object is achieved in an advantageous manner in that the impressed interference current to be measured in the second measuring template is decoupled by means of a current transformer connected upstream of this measuring receiver Interference voltage is coupled out galvanically or capacitively parallel to this working resistance, and that the resulting coupling resistance for this network is determined according to the relationship R KR = U ST IJ ST, which is known per se. The main advantage of this method according to the invention consists primarily in the fact that the measurements can be carried out while a system is in operation without its shielding and special properties being noticeably affected.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the inventive concept result from the subclaims.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Show it
Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines einfachen Systems mit angeschlossener Meßeinrichtung,Fig. 1 shows the basic structure of a simple system with connected measuring device,
Fig. 2 eine Einrichtung zur Messung des Kopplungswiderstandes koaxialer Leitungen nach H. Ochem,2 shows a device for measuring the coupling resistance coaxial lines according to H. Ochem,
Fig. 3 das Ersatzschaltbild für das Systemmodell gemäß Fig. 1.3 shows the equivalent circuit diagram for the system model according to Fig. 1.
Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines einfachen Systems mit den für die Durchführung des Meßverfahrens notwendigen Meßgeräten. Im einzelnen besteht dieses erdunsymmetrische System aus zwei über ein Systemkabel SK miteinander verbundenen Netzwerken ΛΊ. N 2 mit jeweils zugehörigen Arbeitswiderständen RA 1, RA2. Eine elektromagnetische Beeinflussung des Systems liegt vor, wenn in den Systemkreis über eine äußere Störquelle , z. B. durch elektrische oder magneti-1 shows the basic structure of a simple system with the measuring devices necessary for carrying out the measuring process. In particular, this system consists of two erdunsymmetrische via a system cable SK interconnected networks ΛΊ. N 2 with respective associated load resistances RA 1, RA2. The system is affected by electromagnetic interference if the system circuit is affected by an external source of interference, e.g. B. by electrical or magnetic
sehe Störfelder oder Potentialunterschiede durch galvanisch gekoppelte benachbarte Stromkreise, ein Störstroin eingekoppelt wird. In Fig. 1 ist diese Störquelle als ein im Zuge des SchuUdeiters eingeschalteter Störsender SE dargestellt. Dieser Störsender SE mit dem Störstrom /Xl bewirkt an dem vereinfacht durch ein konzentriertes Bauelement dargestellten Kopplungswiderstand RKS des Systems eine Störspannung USl0, die in das System eingekoppelt wird und von der ein Teil als Störspannung USll an dem Arbeitswiderstand RA 1 anliegt, so daß das Netzwerk ΛΊ störenü beeinflußt wird. Die Höhe der Störspannung Usn ist ein Maß für die elektromagnetische Beeinflussung des jeweiligen Systems.see interference fields or potential differences through galvanically coupled neighboring circuits, an interference current is coupled in. In Fig. 1, this interference source is shown as a jammer SE switched on in the course of the SchuUdeiters. This jamming transmitter SE with the interference current / Xl causes an interference voltage U Sl0 at the coupling resistance R KS of the system, shown in simplified form by a concentrated component , which is coupled into the system and of which a part is applied as interference voltage U Sll to the working resistor RA 1, see above that the network ΛΊ disturb is influenced. The level of the interference voltage U sn is a measure of the electromagnetic influence on the respective system.
Für die Einspeisung des Störstromes kann in vorteilhafter Weise auch ein ///-"-Stromwandler verwendet werden (Transformatorprinzip). Diese Art der Einspeisung ermöglicht eine einwandfreie galvanische Trennung zwischen Störsender und dem zu störenden Kreis. Außerdem läßt sich im tieferen Frequenzbereich eine bessere Anpassung zwischen Störsender und dem zu störenden Kreis erzielen.A /// - "current transformer can advantageously be used to feed the interference current (Transformer principle). This type of feed enables perfect galvanic isolation between Jammer and the circle to be disturbed. In addition, a better frequency range can be used in the lower frequency range Achieve matching between the jammer and the circuit to be disturbed.
Während bei bisher üblichen Meßverfahren meist eine Abschaltung des Systems notwendig war und der Meßempfänger derart angeschaltet wurde, daß sein Eingangswiderstand von ca. 60 Ω parallel zum Arbeitswiderstand des zu vermessenden Systems lag oder direkt an dessen Stelle trat — was zu einer schaltungsmäßigen Veränderung des Systems führte — erfolgt die Störspannungsmessung beim erfindungsgemäßen Meßverfahren mit Hilfe eines galvanisch oder über eine Kapazität C am Arbeitswiderstand RAi (Anschlußpunkt A) des Netzwerkes ΛΊ angekoppelten Meßverstärkers MV sowie eines diesem nachgeschalteten Meßempfängers ME, an dem die Störspannung C511 zur Anzeige gebracht wird. Der über eine breitflächige Verbindung am Schirmgehäuse des Netzwerkes N\ befestigte Meßverstärker MV, für dessen Innenleiteranschluß ein Bohrloch von nur 1 cm Durchmesser zulässig ist, besitzt einerseits einen hohen Eingangswiderstand bei geringer Eingangskapazität und andererseits einen niedrigen Ausgangswiderstand.While the measurement methods used up to now usually had to switch off the system and the measuring receiver was switched on in such a way that its input resistance of approx. 60 Ω was parallel to the working resistance of the system to be measured or took its place - which led to a change in the system's circuitry - The interference voltage measurement in the measuring method according to the invention is carried out with the aid of a measuring amplifier MV coupled galvanically or via a capacitance C to the load resistor R Ai (connection point A) of the network ΛΊ as well as a measuring receiver ME connected downstream, on which the interference voltage C 511 is displayed. The measuring amplifier MV, which is attached to the shielded housing of the network N \ via a wide-area connection and for the inner conductor connection of which a borehole of only 1 cm diameter is permitted, has on the one hand a high input resistance with low input capacitance and on the other hand a low output resistance.
Zur Bestimmung des für die Beurteilung der Schirmeigenschaften des Systems maßgeblichen Kopplungswiderstandes RKS bzw. des resultierenden Kopplungswiderstandes RKR ist es außerdem erforderlich, den Störstrom /s, zu messen. Dies geschieht, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit Hilfe eines Stromwandlers SWund des Meßempfängers ME, der mittels der Umschalteinrichtung UMS wahlweise mit dem Stromwandler SW bzw. mit dem Meßverstärker MV verbunden werden kann. To determine the coupling resistance R KS, which is decisive for assessing the shielding properties of the system, or the resulting coupling resistance R KR , it is also necessary to measure the interference current / s. This is done, as can be seen from FIG. 1, with the aid of a current transformer SW and the measuring receiver ME, which can be optionally connected to the current transformer SW or to the measuring amplifier MV by means of the switching device UMS .
Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Prinzip-Meßschaltung und der von H. Ochem: »Der Kopplungswiderstand koaxialer Leitungen«, Hochfrequenztechnik und Elektroakustik, Leipzig 48,1936, Seiten 182-191 angegebenen Definition ergibt sich für den Kopplungswiderstand folgende Beziehung:According to the principle measuring circuit shown in FIG and that of H. Ochem: "The coupling resistance of coaxial lines", high frequency technology and electroacoustics, Leipzig 48, 1936, pages 182-191 given definition results for the coupling resistance following relationship:
IlIl
~ Il ~ Il
'St'St
In Anlehnung an diese Definition kann auch RKS gemessen werden. RKS setzt sich jedoch im Unterschied zu RK aus dem Kopplungswiderstand des Schirmgehäuses des Netzwerkes ΛΊ, des (der) Systemkabels und des Schirmgehäuses des Netzwerkes N2 zusammen. Er stellt also die Summe der Widerstände der einzelnen Teile des Systems dar. Die Zahl der Summanden hängt in der Praxis von der Komplexität des jeweiligen Systems ab. Außerdem muß USl0 anhand der Arbeitswiderstände RA , und RA2 nach folgender Gleichung berechnet werden.Based on this definition, R KS can also be measured. However, in contrast to R K, R KS is composed of the coupling resistance of the shielded housing of the network ΛΊ, the system cable (s) and the shielded housing of the network N2 . It therefore represents the sum of the resistances of the individual parts of the system. In practice, the number of summands depends on the complexity of the respective system. In addition, U Sl0 must be calculated using the load resistances R A and R A2 using the following equation.
RaRa
Daraus erreichnet sich dannFrom this it can then be achieved
• R*2»R>is- (2) • R * 2 »R> is- (2)
: zu (siehe Fig. 3): (3) : to (see Fig. 3): (3)
Da jedoch die Widerstände RAi und RA2, wie bereits angedeutet, nicht in jedem Fall, z.B. bei logischen Schaltungen, bekannt sind, ist es zweckmäßig, mit Hilfe von Usn den resultierenden Kopplungswiderstand RKR für das Netzwerk N1 zu bestimmen. Es wird wie folgt definiert :However, since the resistances R Ai and R A2 , as already indicated, are not known in every case, for example in logic circuits, it is advisable to use U sn to determine the resulting coupling resistance R KR for the network N 1. It is defined as follows:
UsnUsn
Usn ist dabei die Störspannung am Arbeitswiderstand RA] des Systems. Die Störspannung t/Sll und der Störstrom /s, werden nach den bereits beschriebenen Meßmethoden mit Hilfe des Meßempfängers ME ermittelt, so daß durch Einsetzen der entsprechenden Werte in die Gleichung (4) der resultierenden Kopplungswiderstand berechnet werden kann. In der Praxis ist er als Funktion der Frequenz zu ermitteln. Entsprechende Überlegungen gelten auch für das Netzwerk N 2. U sn is the interference voltage at the working resistor RA] of the system. The interference voltage t / Sll and the interference current / s are determined according to the measurement methods already described with the aid of the measuring receiver ME , so that the resulting coupling resistance can be calculated by inserting the corresponding values into equation (4). In practice it is to be determined as a function of the frequency. Corresponding considerations also apply to the network N 2.
1st der resultierende Kopplungswiderstand RKR eines Systems als Funktion der Frequenz bekannt, so kann die Störspannung Us, in den Geräten des Systems bei einem zu erwartenden Störstrom /Sl im voraus mit Hilfe der umgestellten Gleichung (4) wie folgt berechnet werden.If the resulting coupling resistance R KR of a system is known as a function of the frequency, then the interference voltage U s in the devices of the system with an expected interference current / Sl can be calculated in advance using equation (4) as follows.
Us, = Rkr " 'si · Us, = Rkr "'si ·
Zeigt sich nach dieser Rechnung, daß die Störspannung USl zu groß wird, so können rechtzeitig Maßnahmen zu deren Verringerung ergriffen werden. Anders herum betrachtet, kann bei gegebener zulässiger Störspannung tySll der dann noch zulässige Störstrom /Sl errechnet werden.If this calculation shows that the interference voltage U Sl is too high, measures can be taken to reduce it in good time. Viewed the other way round, given the permissible interference voltage ty Sll, the then still permissible interference current / S1 can be calculated.
Für den Fall, daß RA , und RA 2 bekannt sind, errechnet sich RKR in Anlehnung an die Gleichung (2) und (4) wie folgt:In the event that R A and R A 2 are known, R KR is calculated based on equations (2) and (4) as follows:
oderor
_ '-1SiO _ '- 1 SiO
'"Tr'"Tr
RaRa
In diesem einfachen Fall und auch in einfachen Fällen der Praxis kann dann RKS auch aus RKR nach folgender Gleichung errechnet werdenIn this simple case and also in simple practical cases, R KS can then also be calculated from R KR using the following equation
Es besteht selbstverständlich die Möglichkeit, entsprechende Messungen auch an einem erdsymmetrischen System durchzuführen, wobei der gleiche Meßaufbau verwendet werden kann. Die gemessene Störspannung i/s„ die dann an einer der beiden symmetrischen Leitungen gegen den Schirm gemessen wird, ist jedoch nicht identisch mit der Störspannung USli an den Arbeitswiderständen. Sie ist vielmehr um die Symmetriedämpfung α des Systems geringer und beträgt demnachIt goes without saying that there is also the possibility of carrying out corresponding measurements on a system that is symmetrical to the earth, in which case the same measurement setup can be used. The measured interference voltage i / s, which is then measured on one of the two symmetrical lines against the shield, is, however, not identical to the interference voltage U Sli at the load resistors. Rather, it is less by the symmetry attenuation α of the system and is accordingly
Us,*-Us, * -
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE19762648223 DE2648223C2 (en) | 1976-10-25 | 1976-10-25 | Method for measuring electromagnetic interference and shielding an electrical or electronic system |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2648223A1 DE2648223A1 (en) | 1978-04-27 |
| DE2648223C2 true DE2648223C2 (en) | 1983-12-08 |
Family
ID=5991325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE19762648223 Expired DE2648223C2 (en) | 1976-10-25 | 1976-10-25 | Method for measuring electromagnetic interference and shielding an electrical or electronic system |
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|---|---|
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-
1976
- 1976-10-25 DE DE19762648223 patent/DE2648223C2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE2648223A1 (en) | 1978-04-27 |
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